Conversão de Escalas Termométricas

A temperatura é uma medida do nível de energia térmica de um material. Essa medida é feita por meio de termômetros e a temperatura é independente da massa do corpo.

O tipo de termômetro mais comum é aquele que é formado por um tubo de vidro fino com um líquido dentro (mercúrio) e uma graduação na parte externa do tubo. Quando a temperatura aumenta, o mercúrio se expande e sobe pela coluna do termômetro, assim, basta relacionar a temperatura com a altura do líquido na coluna.

As graduações que aparecem na parte de fora são chamadas de escalas termométricas e são as unidades usadas para a temperatura.

No Brasil, a escala termométrica mais comum é o grau Celsius, simbolizada por ºC. Essa graduação tem como pontos de referência as temperaturas de fusão e ebulição da água ao nível do mar, que são, respectivamente, 0ºC e 100ºC.

No entanto, o grau Celsius não é a escala mais usada no meio científico. O Sistema Internacional de Unidades (SI) e a IUPAC (União Internacional da Química Pura e Aplicada) adotam a temperatura termodinâmica ou escala absoluta, que é medida pela unidade kelvin, simbolizada por K.

Essa escala foi proposta por William Thomson, quando ele verificou por meio de experimentos que, se um gás for resfriado de 0º C a -1 ºC, ele perderá 1/273,15 de sua pressão. Assim, ele raciocinou que na temperatura de -273,15 a pressão do gás se tornaria nula, o que significa que a energia cinética de suas partículas seria igual a zero. Por isso, ele propôs uma escala de temperatura que não incluía valores negativos, pois partia do zero absoluto (ou zero kelvin, ou ainda, zero termodinâmico) equivalente a -273,5ºC. Essa temperatura nunca foi atingida.

Devido às grandes contribuições que William Thomson trouxe às ciências, a rainha Vitória o recompensou com o título de Lord Kelvin, em 1882, e, por isso, essa escala de temperatura passou a ser chamada “kelvin”.

Lord Kelvin (1824-1907)

Visto que 0ºC equivale a -273,5ºC, para converter o grau Celsius em kelvin, basta usar a seguinte expressão:

T_K = T_ºC + 273,15 ou T_ºC = T_K - 273,15

Na maioria dos cálculos que envolvem a conversão de graus Celsius para kelvin, pode-se arredondar o valor 273,15 para 273, pois os termômetros comuns só possuem valores de temperatura até a segunda casa decimal.

Veja um exemplo de como realizar esse cálculo:

“Digamos que na tradução de um livro de receitas a temperatura permaneceu em kelvin. Na receita diz que o alimento deveria permanecer no forno a 453 K durante meia hora. No entanto, o forno mede a temperatura em graus Celsius. Como realizar essa conversão?”

Basta diminuir o valor na escala kelvin por 273, como mostrado abaixo:

T_ºC = T_K - 273
T_ºC = 453 – 273
T_ºC = 180 ºC

Mas, ainda existe outra escala termométrica muito usada em países que falam inglês, a escala Fahrenheit, criada por Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736). Seu símbolo é ºF e seus pontos de referência são o ponto de congelamento da água, em 32°F, e o ponto de ebulição da água, em 212°F.

A relação entre essas três escalas termométricas é mostrada a seguir:

Observe que enquanto a escala kelvin e a Celsius são divididas em exatamente 100 partes, a escala Fahrenheit é dividida em 180.

A expressão que pode ser usada para converter a escala Fahrenheit em graus Celsius é dada por:

ºC = (ºF – 32)
              1,8

Por exemplo, voltemos ao exemplo dado anteriormente, se viesse escrito na receita que a temperatura do forno deveria ser 392 ºF, quanto seria isso em ºC?

Substituindo o valor da temperatura em Fahrenheit na fórmula, temos:

ºC = (392 – 32) = 200 ºC
              1,8